浮力摆式波浪能装置模型制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种浮力摆式波浪能装置模型。浮力摆式波浪能装置模型，包括水下部分、水上部分以及两者之间的传动系统，水上部分包括上转轴、扭矩传感器和磁粉制动器，磁粉制动器通过扭矩传感器连接上转轴，水下部分包括底板、摆板和下转轴，摆板连接在下转轴上，下转轴固定连接底板，传动系统包括分别连接在上转轴和下转轴的转轮，以及设在上转轴的转轮和下转轴的转轮之间的钢丝绳；摆板内部包括11个腔体，其中下层的8个腔体内可以充水，最上层中间的腔体顶端设有盖子。按照本实用新型专利技术的技术方案，采用磁粉制动器和扭矩传感器，结构简单、成本相对较低，摆板模型从两方面实现摆板惯性矩的改变。?（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及波浪能装置水动力性能的试验模型，尤其涉及浮力摆式波浪能装置模型。
技术介绍
水动力性能对波浪能装置至关重要，与装置的装换效率密切相关。对于波浪能装置的水动力性能研究，物理模型试验是必不可少的重要研究方法，而恰当的试验装置是物理模型试验成功实施的关键。PTO阻尼是装置能量提取系统的阻尼，在物理模型试验装置中很难以真实的发电系统进行模拟，而是以其他的方法进行等效处理。对于浮力摆式波浪能装置，常用的PTO阻尼模拟方法包括:采用价格昂贵的摩擦制动器模拟恒定PTO阻尼，采用基于涡流损耗的阻尼器模拟线性PTO阻尼，过空气压缩机模拟悬挂摆装置的PTO阻尼等，本技术采用磁粉制动器模拟模型装置的PTO阻尼。已有的模型试验中，浮力摆摆板一般只能通过一种方式来改变自身惯性矩，而本技术的摆板可以从两方面改变惯性矩。浮力摆式波浪能装置试验过程中，需要量测的物理量包括摆板位置，PTO阻力矩值、摆板表面压力等，本技术提供了一套合理的量测方案。
技术实现思路
本技术针对现有技术中的不足，提供了一种结构简单、成本低的浮力摆式波浪能装置模型。为了解决上述技术问题，本技术通过下述技术方案得以解决。浮力摆式波浪能装置模型，包括水下部分、水上部分以及两者之间的传动系统。水上部分包括上转轴、扭矩传感器和磁粉制动器，磁粉制动器通过扭矩传感器连接上转轴；水下部分包括底板、摆板和下转轴，摆板连接在下转轴上，下转轴固定连接底板；传动系统包括分别连接在上转轴和下转轴的两个转轮，以及设在上转轴的转轮和下转轴的转轮之间的钢丝绳。在试验过程中，需要量测的物理量包括摆板的摆角、PTO阻力矩、摆板表面波压力，分别采用CCD高速摄像机、动态扭矩传感器、压力传感器进行量测。水下部分、水上部分以及两者之间的传动系统均设在试验的水槽内。作为优选，摆板内部包括11个腔体，其中下层的8个腔体内可以充水，最上层中间的腔体顶端设有盖子，可以加入重物，从两方面实现摆板惯性矩的改变。作为优选，采用磁粉制动器模拟装置的PTO阻尼，将磁粉制动器设计安装在水槽上部的支架上，通过动态扭矩传感器连梓上转轴，上转轴通过支座固定在底座上，再通过转轮和高强度钢丝绳将磁粉制动器的阻力矩输出传动、加载于下转轴，模拟浮力摆式波浪能装置的PTO阻尼。通过控制激磁电流，改变磁粉制动器的阻力矩输出，达到改变模型装置PTO阻尼的目的。作为优选，在摆板左右两侧对称传动，以使摆板运行稳定，在上、下转轴上各安装2只转轮，用高强度钢丝绳连接上下转轮。作为优选，在下部转轮的下端和上部转轮的上端，将钢丝绳与转轮固定，使钢丝绳与转轮不致发生相对滑动。钢丝绳上装有张紧器，试验前调整张紧器，使钢丝绳保持一定的张紧度，提高传动性能。作为优选，采用CXD高速摄像机追踪浮力摆摆动过程，完成所有试验工况后，应用AVIPlayer软件对CXD高速摄像机所记录的画面进行数据处理。采用动态扭矩传感器量测PTO阻力矩，扭矩传感器一端连接磁粉制动器，另一端连接上转轴，试验前先进行读数归零，试验过程中实时输出动态扭矩值。按照本技术的技术方案，采用磁粉制动器和扭矩传感器，结构简单、成本相对较低，摆板模型从两方面实现摆板惯性矩的改变。本技术的摆板可以从两方面改变惯性矩。附图说明图1为本技术的主视图；图2为图1的左视图；图3为本技术底板的连接结构示意图。具体实施方式浮力摆式波浪能装置模型，包括水下部分、水上部分以及两者之间的传动系统。浮力摆式波浪能装置主要是用来俘获波浪能，还可以用来发电、海水淡化和制冰等等，本技术的装置模型在水槽内应用。水下部分包括下转轴2和摆板3，下转轴2即底部的铰接轴，两者通过轴套连接。下转轴2通过支座11和轴承固定于底板22，底板22由膨胀螺栓7固定在水槽底。水上部分包括磁粉制动器6、控制器和上转轴1，上转轴I即上部传动轴，安装在水槽内的支架12上，用以模拟装置的PTO阻尼。控制器是扭矩传感器5。传动系统包括转轮41和钢丝绳4，通过转轮41和高强度的钢丝绳4实现上转轴I和下转轴2之间的传动，将PTO阻尼加载于摆板3 (即“浮力摆”)。浮力摆:摆板3采用厚9mm的有机玻璃板制作，摆板3内部包括11个腔体，其中下层的8个腔体内可以充水，最上层中间的腔体顶端设有盖子，可以加入重物，从两方面实现摆板惯性矩的改变。摆板3底部通过三副轴套与下转轴2相连，下转轴2为直径30mm的成品钢转轴，通过四个支座11固定在底板22上，支座11内为带防水侧封的轴承，底板22通过八只膨胀螺栓7固定于水槽底，摆板3表面粘贴彩色的防水贴膜。从外表面量测，摆板3宽80cm、高105cm、厚16cm，不充水状态下的质量为36kg。在本次试验过程中,仅通过内部腔体充水来改变摆板惯性矩。在摆板3迎浪侧和背浪侧的中轴线上各布置3只压力传感器，用于测量摆板表面的动水压力。磁粉制动器及电流控制器:本试验采用磁粉制动器6模拟装置的PTO阻尼，磁粉制动器6以磁粉为工作介质，以激磁电流为控制手段，其输出扭矩与激磁电流呈良好的线性关系且与转速或滑差无关，并具有响应速快，结构简单的优点，价格也相对便宜。试验采用的磁粉制动器由上海佐林电器有限公司生产，型号为ZZ-20，最大扭矩输出200Nm，最大激磁电流1.6A。由于磁粉制动器6无法在水中工作，而将其密封后安装在水下(铰接轴旁)，会对摆板附近的波态造成较大干扰，如果安装在水槽底面以下，又会水槽造成较大的破坏。因此，试验模型将磁粉制动器设计安装在水槽上部的支架12上，通过动态扭矩传感器5连接上转轴，上转轴I直径30mm (同下转轴)，通过四个支座11固定在支架12上，通过转轮41和高强度钢丝绳4将磁粉制动器6的阻力矩输出传动、加载于下转轴，模拟浮力摆式波浪能装置的PTO阻尼。采用WLY-3A型稳流电源控制激磁电流，改变磁粉制动器6的阻力矩输出，达到改变模型装置PTO阻尼的目的。WLY-3A型稳流电源提供(Γ3.0Α可调直流电源输出。根据摆板与下轴之间的连接强度，试验过程中采用的最大激磁电流为0.6A，对应于磁粉制动器阻力矩输出75Nm，试验中6种激磁电流的阻力矩输出及相应的原型值见表I。表I磁粉制动器阻力矩输出权利要求1.浮力摆式波浪能装置模型，包括水下部分、水上部分以及两者之间的传动系统，它们均设在试验的水槽内，其特征在于:水上部分包括上转轴、扭矩传感器和磁粉制动器，磁粉制动器通过扭矩传感器连接上转轴；水下部分包括底板、摆板和下转轴，摆板连接在下转轴，下转轴连接底板；传动系统包括安装于上转轴和下转轴的两个转轮，以及用于传动两个转轮的钢丝绳。2.根据权利要求1所述的浮力摆式波浪能装置模型，其特征在于:摆板内部包括11个腔体，其中下层的8个腔体内可以充水，最上层中间的腔体顶端设有盖子。专利摘要本技术公开了一种浮力摆式波浪能装置模型。浮力摆式波浪能装置模型，包括水下部分、水上部分以及两者之间的传动系统，水上部分包括上转轴、扭矩传感器和磁粉制动器，磁粉制动器通过扭矩传感器连接上转轴，水下部分包括底板、摆板和下转轴，摆板连接在下转轴上，下转轴固定连接底板，传动系统包括分别连接在上转轴和下转轴的转轮，以及设在上转轴的转轮和下转轴的转轮之间的钢丝绳；摆板内部包括11个腔体，其中下层的本文档来自技高网...

【技术保护点】
浮力摆式波浪能装置模型，包括水下部分、水上部分以及两者之间的传动系统,它们均设在试验的水槽内，其特征在于：水上部分包括上转轴、扭矩传感器和磁粉制动器，磁粉制动器通过扭矩传感器连接上转轴；水下部分包括底板、摆板和下转轴，摆板连接在下转轴，下转轴连接底板；传动系统包括安装于上转轴和下转轴的两个转轮，以及用于传动两个转轮的钢丝绳。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宁德志，勾莹，郝春玲，赵海涛，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：实用新型
国别省市：